20/21 区的粉状洗涤剂混合机应满足哪些 ATEX 要求?
粉状洗涤剂通常含有可燃且部分热不稳定的成分,如表面活性剂、沸石、过碳酸盐或酶颗粒剂。这些成分与细粉尘及空气中的氧气结合,在混合工艺中可能形成具有爆炸性的粉尘-空气混合物。因此,内部空间被划分为20区、周边环境被划分为21区的混合机,在结构设计、电气系统及工艺技术方面,均须满足ATEX指令2014/34/EU及相关标准(包括EN 1127-1、EN 80079-37)的要求。
区域划分及设备分类
- 混合机内部空间:在工业洗涤剂生产中,混合腔体因运行期间经常或持续存在粉尘云,通常被划分为20区(设备类别1D,防护等级Da)。
- 混合机周边环境:加料及卸料点、检修法兰及紧邻区域,通常被划分为21区(设备类别2D,防护等级Db),因为这些位置在正常运行中偶尔可能出现具有爆炸性的粉尘氛围。
- 混合机标识:典型标识为II类、粉尘防爆区,例如II 1D/2D Ex h/Ex tb IIIC T… Da/Db。其中温度标注(T…)是根据产品最低相关点燃或阴燃温度推导得出的。
最高表面温度要求
根据EN 1127-1标准,为避免因高温表面产生点火源,需遵循以下基本原则:
- 对于粉尘云而言,最高表面温度不得超过粉尘云最低点燃温度(MZT)的三分之二(以摄氏度计)。
- 对于粉尘层而言,需与粉尘层的阴燃温度(GT,按5毫米层厚测试)保持至少75K的安全温差。
由于洗涤剂通常含有过碳酸盐等热不稳定成分及易点燃的细粉尘,以下几点尤为关键:
- 对轴承及轴密封处(摩擦热)进行温度监控,
- 控制外壳及夹套温度,
- 遵守从产品数据(MZT/GT)推导出的合适温度等级(如T125°C),以及
- 避免静电放电。
洗涤剂粉尘可能在塑料表面及接地不良的金属部件上产生较强的静电荷。为避免静电点火源:
- 对所有导电设备部件(包括内部构件、阀门及视镜)实施持续接地及等电位连接,
- 接触产品的塑料件、密封件及软管应采用防静电或导电材料,
- 避免出现孤立的导电部件,例如未接地的螺栓、金属板或传感器外壳,
- 限制加料时的堆积速度及自由落差高度,以减少喷射带电,
- 混合腔体内避免采用大面积、不导电的塑料衬里,
- 将泄放电阻的定期检测纳入常规检验之中。
结构及机械要求
混合机本身的结构设计,必须能够排除或有效限制机械产生的点火源。
- 混合工具与壁面之间应设定明确、受监控的间隙,避免摩擦及运行不良。
- 避免存在火花风险的材料配对;粉尘环境中应避免使用铝、镁或钛含量较高的轻质金属。
- 滚动轴承及轴密封应设置在产品空间之外,或配备温度监控及明确的维护周期。
- 转速及扭矩监控,用以检测阻塞情况,因为受阻的工具会迅速升温。
- 外壳、门体及贯穿部位应采用防尘密闭结构,以避免粉尘沉积从而防止二次爆炸。
- 必要时可采用耐爆压结构或泄压装置,并与前后段设备实施爆炸技术隔离。
工艺技术措施
除结构及电气措施外,工艺层面的措施同样有助于降低产生有效点火源的可能性。
- 从加料到卸料实现封闭式产品输送,并在转料点配备吸尘装置。
- 若能通过测量技术持续可靠地将氧含量控制在极限氧浓度以下,可考虑采用惰化处理。
- 将混合强度及圆周速度限制在工艺所需的必要水平。
- 通过混合机前置的磁选器或筛网控制异物,因为金属异物可能产生撞击火花。
- 设定清洗周期,确保表面及周边区域的粉尘层厚度可靠保持在临界厚度以下。
文档记录与证明
对于20区/21区而言,证明文件与技术措施本身同样是合规性的重要组成部分。所需材料包括依据EN 80079-36/-37开展的点火危险评估、包含预定运行条件的操作说明书、依据2014/34/EU的标识说明,以及所采用粉尘特性参数的说明。若运营方变更产品、配方或运行方式,需检验原先采用的最小点火温度及阴燃温度是否依然适用。
amixon®如此在20区/21区实现防爆
amixon®一贯落实具有粉尘爆炸性粉末的法定防爆要求,并在此基础上远远超越了法规规定的最低标准。
粉尘的预防在其中具有最高优先级。为此采用推力混合原理的立式螺旋混合机。混合工具低速旋转,同时仍能实现较高的混合均匀度。SinConcave®和SinConvex®结构可显著降低混合腔体内的粉尘产生。与标准螺旋相比,产生的细粉尘明显更少。
所有amixon®混合机均按ATEX 20区标准设计。这适用于单轴混合机EM,以及VM、HM、KS、SH、GM和AM等型号。容器混合机COM、连续混合机AMK,以及混合干燥反应器VMT和AMT,同样满足这一要求。20区描述的是持续或长期存在爆炸性粉尘氛围的区域。设计方案遵循2014/34/EU及1999/92/EC指令。区域划分由运营方负责,amixon®为此提供符合资质要求的设备及完整的文档记录。
amixon®混合机以约0.8至3.5米/秒的低圆周速度运行。机械能量输入较低。摩擦及撞击火花因系统设计而减少。这相较于高速运转系统提高了工艺安全性。同时,颗粒结构也得以保持。
所有混合腔体均为无缝焊接。检修门通过OmgaSeal®实现持久密封。可实现耐真空及耐正压结构。粉尘外泄得到可靠防止。因粉尘沉积引起的二次爆炸得以避免。反应器VMT和AMT为气密结构,并耐真空、耐压至绝对压力5毫巴。制造采用焊接结构,也可选按ASME标准执行。
混合工艺可在真空条件下进行。通过惰化处理,将氧气从工艺空间中驱除。由此避免形成爆炸性气氛。封闭式工艺链可将粉尘外泄降至零。混合、造粒及干燥可在同一系统内完成。设计方案依据URS及粉尘特性参数按项目特定要求确定。
在洗涤剂生产中,采用配备ATEX 20区混合腔体的amixon®系统。液态成分以微细方式掺入混合物中,表面活性剂及香料成分可实现无黏附分布。连续混合机AMK可实现高产能,填充率保持恒定,停留时间精确明确。
amixon®仅在帕德博恩工厂进行研发与生产。生产具有较高的生产深度,amixon®是拥有国际资质认证的焊接专业企业。每台设备均依据URS进行个性化设计。质量保证工作完全在自有工厂内完成。所有部件均有文档记录并可追溯。备件长期保持可获得性。即使经过数十年,仍可进行复制生产。
amixon®在投资前于自有技术中心对工艺进行验证。为此配备35台测试装置。试验采用原始产品,在真实条件下进行。结果随后共同评估并记录。由此形成可靠的决策依据。